第六章 通风管道的设计计算
第六章：通风管道的设计计算
❖ 通风管道计算有两个基本的任务： ❖ 一是确定管道的阻力, 以确定通风除尘
系统所需的风机性能; ❖ 二是确定管道的尺寸(直径)，管道设计
的合理与否直接影响系统的投资费用和 运行费用。
第六章：通风管道的设计计算
❖ 一. 管道压力计算 ❖ (一) 管道的阻力计算 ❖ 管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力. 摩擦
1、直流三通局部阻力系数：由L0/L查表2-3-6； 2、侧孔流量系数μ=0.6~0.65； 四、均匀送风管道计算方法
确定侧孔个数、侧孔 间距、每个孔的风量
计算侧孔面积
计算送风管道直 径和阻力
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五、计算例题
如图所示：总风量为8000m3/h的圆形均匀送风管道 采用8个等面积的侧孔均匀送风，孔间距为1.5M，确
两个，可查得其余两个，是在一定条件下锝出
Rm值的计算和查取（标准状态下）：
Rm0

0
D

0v2
2
<流体输配管网>
返回
Rm值的修正：
（1）密度、运动粘度的修正
<流体输配管网>
Rm Rm0 0 0.91 0 0.1
（2）温度、大气压和热交换修正
Rm Rm0 Kt KB KH
❖ 计算前，完成管网布置，确定流量分配
➢ 绘系统图，编号，标管段L和Q，定最不利 环路。
➢ 根据资用动力，计算其平均Rm。 ➢ 根据Rm和各管段Q，确定其各管段管径。 ➢ 确定各并联支路的资用动力，计算其Rm 。 ➢ 根据各并联支路Rm和各管段Q，确定其管
径。
水力计算步骤（静压复得法）
❖ 计算前，完成管网布置 ➢ 确定管道上各孔口的出流速度。 ➢ 计算各孔口处的管内静压Pj和流量。 ➢ 顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。 ➢ 计算第一孔口到第二孔口的阻力P1·2。 ➢ 计算第二孔口处的动压 Pd2。 ➢ 计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。 ➢ 以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。
3．根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环 路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据表2-3-3，输送含有轻矿物粉尘的空气时，风 管内最小风速为：垂直风管12m/s，水平风管14m/s。
考虑到除尘器及风管漏风，取 5％的漏风系数， 管段 6及 7的计算风量为 6300*1.05＝ 6615m3／h。
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❖ 2. 局部阻力
❖ 局部阻力计算式为:
❖
Z=ξ·ρU2/2
Pa
❖ 其中ξ为局部阻力系数, 根据不同的构件查 表获得.
❖ 在通风除尘管网中, 连接部件很多, 因此局 部阻力较大, 为了减少系统运行的能耗, 在 设计管网系统时, 应尽可能降低管网的局部 阻力. 降低管网的局部阻力可采取以下措施:
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通风管道系统划分
二、风管布置
❖ 风管布置直接关系到通风、空调系统的总体布置，它与工艺、土建、电气、给 排水等专业关系密切，应相互配合、协调一致。
❖ 1．除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡。如排风点多，可用大 断面集合管连接各支管。集合管内流速不宜超过3m/s，集合管下部设卸灰装置。


0.11
68 Re

K d
0.25
1


2
lg

2.51
Re

K 3.7d

2.3.1.2摩擦阻力计算
<流体输配管网>
λ值的确定
1


2
lg

2.51
Re

K 3.7D

Rm


d

v22
2
Rm值的计算和修正 制成图表，已知流量、管径、流速、阻力四个参数中
❖ (1) 避免风管断面的突然变化;
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❖ 2. 局部阻力 ❖ (2) 减少风管的转弯数量, 尽可能增大转弯
半径; ❖ (3) 三通汇流要防止出现引射现象, 尽可能
做到各分支管内流速相等. 分支管道中心线 夹角要尽可能小, 一般要求不大于30°; ❖ (4) 降低排风口的出口流速, 减少出口的动 压损失; ❖ (5) 通风系统各部件及设备之间的连接要合 理, 风管布置要合理.

l d

v22
2

Rml
（6-2-1）
其中：λ为摩阻系数， l为管长，d为管径或流速当量
直径（4Rs，Rs=f/x），Rm为单位长度摩擦阻力。
<流体输配管网>
λ摩阻系数的确定： 1、层流区Re＜2000
64
Re
2、临界区Re=2000-4000 0.00253 Re
3、紊流区Re＞4000
阻力由空气的粘性力及空气与管壁之间的摩 擦作用产生, 它发生在整个管道的沿程上, 因此也称为沿程阻力。
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❖ 管道的阻力计算
❖ 局部阻力则是空气通过管道的转弯, 断 面变化, 连接部件等处时, 由于涡流、冲击 作用产生的能量损失.
<流体输配管网>
6.1.1摩擦阻力的计算
Pml
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❖ (二) 管内压力分布
❖ 分析管内压力分布的目的是了解管内压力的 分布规律, 为管网系统的设计和运行管理提 供依据. 分析的原理是风流的能量方程和静 压、动压与全压的关系式.
气体管网压力分布图
❖ 主要结论：
❖ (1) 风机的风压等于风管的阻力和出口动压 损失之和;
❖ (2) 风机吸入段的全压和静压都是负值, 风 机入口处的负压最大; 风机压出段的全压和 静压都是正值, 在出口处正压最大;
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二、实现均匀送风的基本条件： 保持各侧孔静压、流量系数相等, 增大出流角。 1、保持各侧孔静压Pj相等；
2、保持各侧孔流量系数μ相等；
μ与孔口形状、流角α以及L0/L= L0
有关，当α大于600， μ一般等于0.6
3、增大出流角α，大于600，接近900。
三、直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数
管段1 水平风管，初定流速为14m/s。根据 Ql＝
1500m3/h（0.42m3/s）、v1= 14m/s所选管径按通 风管道统一规格调整为：D1＝200mm；实际流速v1
＝13.4m/s；由图2-3-1查得，Rm1=12.5Pa/m 同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻，
具体结果见表2-3-5。 4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，见表 2-3-5。 5.计算各管段局部阻力 例如：
定其孔口面积、风管各断面直径及总阻力。
解：1、确定孔口平均流速v0，
v0 4.5m / s
f0

8000 8 3600
4.5

0.062
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注意：把每一段起始断面的动压作为该管段的平均 动压，并假设μ、λ为常数，将产生一定误差，但在 工程实际是允许的。
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（2）流量当量直径
DL

1.3
(ab)0.625 (a b)0.25
例2 同例1
解：v＝1÷(0.4 × 0.5)=5 m/s
DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25=478mm 查图2-3-1 得Rm0＝0.61Pa/m Kr=(3 ×5)0.25=1.96 Rm=1.96 ×0.61=1.2Pa/m
❖ 排送细小粉尘
80mm
❖ 排送较粗粉尘（如木屑）
100mm
❖ 排送粗粉尘（有小块物体） 130mm
❖ 5．排除含有剧毒物质的正压风管，不应穿过其它房间。
❖ 6．风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定 孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作 和观察的地点。
3600f0
vj v
v

3600f0
2pj

由上式得f0上的平均流速v0为：
v0

L0 3600
f0

v j


2pj

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❖ 风口的流速分布如图： （矩形送风管断面不变）
❖ *要实现均匀送风可采取的措施（如图）
1、设阻体； 2、改变断面积； 3、改变送风口断面积； 4、增大F，减小f0。
❖ 7．风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得 当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。
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风管布置
三、风管断面形状的选择和管道定型 化
❖ （一）风管断面形状的选择
❖ 风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比， 在相同断面积时圆形风管的阻力小、材料省、 强度也大；圆形风管直径较小时比较容易制 造，保温亦方便。但是圆形风管管件的放样、 制作较矩形风管困难；布置时不易与建筑、 结构配合，明装时不易布置得美观。
计算例题
例6-5 如图所示通风管网。风管用钢板制作，输送含有 轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。除尘器阻力为 1200Pa，对该管网进行水力计算，并获得管网特性曲线。
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[解]：
1．对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的 排风量。
2．选定最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器-6风机-7为最不利环路。
❖ 2．除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时与水平面夹角最好大于45°。 如必需水平敷设或倾角小于30°时，应采取措施，如加大流速、设清扫口等。
❖ 3．输送含有蒸汽、雾滴的气体时，如表面处理车间的排风管道，应用不小于 0.005的坡度，以排除积液，并应在风管的紧低点和风机底部装设水封泄液管。